03 - Ampolas e Aparelhos de Raios X - Passei Direto

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Introdução 
Antes de falar sobre os aparelhos em si é 
importante retomar alguns conceitos de eletricidade, visto 
que é preciso entender algumas características técnicas do 
aparelho. 
O primeiro conceito a ser abordado é o de corrente 
elétrica. A corrente elétrica é o fluxo de elétrons através de 
um condutor, quando há diferença de potencial entre os 
polos. 
Na imagem a seguir as bolinhas rosas representam 
elétrons, que partem do polo negativo (o cátodo) em 
direção ao polo positivo. O tubo por onde as bolinhas 
passam representam o condutor, o que torna possível 
exemplificar o que é a corrente elétrica. 
 
 
 
Existem duas características da corrente elétrica: a 
qualidade e a quantidade. 
Um dos conceitos é a voltagem, que nada mais é do 
que a diferença de potencial entre dois polos, que também 
pode ser conceituada como sendo a foça de repulsão entre 
os elétrons. 
 
 
 
Para que haja o fluxo de corrente elétrica há a 
presença de dois polos, um positivo e um negativo. A 
diferença de potencial entre esses dois polos é a voltagem. 
A unidade da voltagem é o Volt, que é 
representado pela letra V. Os aparelhos de radiologia 
utilizam uma voltagem bastante alta quando comparada 
com a da corrente elétrica que consumimos. Por conta 
disso, a voltagem é medida por Kilovoltagem, que é 
representada por KV ou KVp (kilovoltagem pico). 
A corrente elétrica que passa pelo aparelho de raio 
X é alternada (parte do potencial 0, vai para o potencial 
máximo, vulgo pico, e cai para o 0 novamente). Por conta 
disso, o p do “KVp” indica a potência máxima do aparelho. 
1 KV é igual a 1.000 V. Essa terminologia permite que se 
escreva menos números. 
Nos aparelhos intrabucais (IB), onde se obtêm 
radiografias intrabucais (filmes postos dentro da boca do 
paciente) e a área radiografada é menor, a potência é de 
50 a 70 KVp (voltagem fixa – não dá para escolher a 
voltagem utilizada, pois o aparelho sempre opera com a 
kilovoltagem de fábrica). 
Os aparelhos extrabucais (EB), que são aqueles em 
que o filme é posto fora da cavidade oral do paciente 
(radiografias panorâmicas e telerradiografias 
cefalométricas), a potência é de até 100 KVp (a voltagem é 
variável, visto que há a necessidade de regular a 
quantidade de corrente elétrica de acordo com a área a ser 
radiografada). 
Outro conceito leva em consideração a quantidade 
de corrente elétrica. Como a corrente elétrica é a passagem 
de elétrons por um condutor de um polo a outro, se ocorrer 
a análise de uma secção do condutor e for contar a 
quantidade de elétrons que estiver passando, haverá a 
medida da quantidade de elétrons que passa pelo 
condutor, que é a amperagem. 
Nos aparelhos de raio X, a amperagem é bem 
menor do que a presente na rede elétrica que utilizamos. 
Por conta disso, embora a unidade da amperagem seja o 
ampère (A), a amperagem do aparelho é medida em 
miliampère (mA), que é a milésima parte do Ampère. 
Com isso, ao analisarmos um aparelho radiográfico 
com a especificação de 50 KVp e 7 mA, podemos concluir 
que ele irá trabalhar com 50 kV de potencia e com uma 
produção de raio X, que corresponde à amperagem, de 7 
mA. 
Da mesma forma que a voltagem, a 
miliampèragem dos aparelhos radiográficos intrabucais é 
fixa (o aparelho comprado possui a característica técnica 
determinada de fábrica), variando de 7 mA a 10 mA. Os 
aparelhos extrabucais, por sua vez, podem ser regulados, 
chegando até 15 mA. 
 
Ampolas de Raios X 
 
É dentro das ampolas de raios X ou tubos de raio X 
que a radiação é produzida. Como foi descrito no capítulo 
anterior, Röentgen descobriu os raios X utilizando uma 
ampola de Crookes, como a da imagem a seguir. 
 
 
Ampolas e Aparelhos de Raios X 
Tratava-se de uma ampola de vidro que continha 
dois polos, sendo um positivo e um negativo, e um gás em 
seu interior. Quando uma corrente de altavoltagem era 
ligada, na época de 10 KV, o gás era ionizado e emitia uma 
luminosidade, cuja cor dependia do gás utilizado. 
Como foi visto, existiam vários tipos de ampolas, 
sendo que com a mesma constituição: um polo negativo, 
um polo positivo, gás em seu interior e a constituição da 
ampola era de vidro. 
Essas ampolas foram utilizadas para fazer 
radiografia até 1913 (os raios X foram descobertos em 
1985). Nesse ano (1913), um engenheiro elétrico, que 
trabalhava na general elétrica (GE – fabricante de 
lâmpadas), William Coolidge, realizou um aperfeiçoamento 
na ampola de Crookes, utilizando o princípio utilizado nas 
lâmpadas elétricas, que é o princípio da emissão 
termoiônica, de Thomas Edison. 
O princípio da emissão termoiônica diz que “todo 
condutor metálico aquecido no vácuo libera elétrons”. Com 
a incorporação desse princípio, Coolidge criou uma nova 
ampola, que foi batizada com seu nome. 
A princípio, ele idealizou uma ampola de vidro 
plumbífero (vidro com uma certa composição de chumbo), 
visto que o chumbo funciona como uma barreira para a 
passagem dos raios X. 
 
 
 
Com o auxílio de uma máquina, Coolidge retirou 
todo o ar de dentro da ampola, dando origem a um vácuo 
quase que perfeito no interior da ampola. Os dois polos, 
sendo um negativo (cátodo) e um positivo (ânodo), no 
entanto, foram mantidos. 
Em um local estratégico, a ampola criada possui um 
vidro mais fino, onde não tem chumbo, que é por onde o 
raio X irá sair. 
O cátodo é constituído por uma capa focalizadora 
(ou copo focador) feita 
de molibdênio. Além 
disso, o outro principal 
componete do cátodo 
é um filamento de 
tungstênio. Com isso, 
temos um filamento 
metálico no vácuo, o 
que permite a 
ocorrência de emissão 
termoiônica (um metal 
aquecido no vácuo 
libera elétrons). 
O filamento de tungstênio fica na capa focalizadora 
porque ela irá manter a nuvem de elétrons localizada no 
ponto em questão. 
Portanto, é no cátodo que se irá regular a 
quantidade de fótons de raio X, visto que é nele que há a 
passagem de corrente por um filamento metálico no vácuo, 
que aquece e gera elétrons (emissão termoiônica). 
Na imagem 
ao lado, relativa a 
uma ampola 
aberta/queimada, 
podemos observar 
a concavidade a 
capa focalizadora 
(fundo branco) 
com o filamento de 
tungstênio. 
 
 
Na imagem 
ao lado observamos 
uma ampola de dois 
filamentos, sendo 
um mais fino e o 
outro mais groso, 
mas ambos 
constituídos por 
tungstênio. No 
interior da ampola 
há a presença de um 
vácuo. 
 
 
O polo positivo ou ânodo é composto por um 
alvo/anteparo constituído por uma pastilha arredondada 
de tungstênio (não é retangular como a da imagem). Essa 
pastilha/alvo/anteparo fica presa numa haste de cobre. 
 
 
 
O tungstênio foi escolhido para ser o alvo/anteparo 
do ânodo por conta de três requisitos necessários: 
 Alta resistência ao calor (alto ponto de fusão – 
3.400 °C) – Necessário para suportar o calor gerado 
no interior da ampola (entre 98% a 99% da energia 
gerada no interior é calor); 
 Alto número atômico (74) – Um número atômico 
alto implica em uma energia de ligação dos 
elétrons alta, o que é necessário para a produção 
de raios X; 
 Ser bom condutor de calor – O tungstênio não é um 
bom condutor de calor, sendo considerado como 
médio. Para auxiliar o processo de dissipação do 
calor, Coolidge colocou o tungstênio na haste de 
cobre, que é um bom condutor de calor (ligado à 
haste de cobre há um radiador e também existe um 
óleo no cabeçote do aparelho para promover o seu 
resfriamento). 
A imagem a seguir traz uma dessas ampolas tão 
importantes para a produção de raios X. Nela é possível 
observar o polo negativo com a capa focalizadora (a haste 
metálica não pode ser observada no ângulo em questão), à 
direita. À esquerda temos o alvo de tungstênio e o cobre 
(mais ao centro). Mais externamente temos o vidro 
plumbífero. 
 
 
 
Aparelhos mais modernos, principalmente os 
extrabucais, apresentam um ânodo não fixo, ou seja, ele 
não é incrustado na pastilha de cobre. Trata-se de um 
ânodo rotatório, tendo o formato de um disco de 
tungstênio. 
Na imagem a seguirpodemos observar esse tipo de 
ampola de vidro. Nela temos o cátodo, com o filamento de 
tungstênio em seu interior, a capa focalizadora e o ânodo 
rotatório. 
Ocorre então o aquecimento do filamento, que 
passa a produzir elétrons que são acelerados em direção ao 
ânodo. Como esse ânodo é rotatório/giratório, o disco irá 
girar sobre o seu próprio eixo. Com isso, cada vez que os 
elétrons acelerados são bombardeados, eles irão atingir 
uma área diferente do disco. 
 
 
 
Como a área de choque muda constantemente, 
essa ampola irá apresentar uma vida útil maior, visto que a 
área de bombardeamento dos elétrons torna-se maior pelo 
efeito rotatório. 
Os aparelhos que utilizam esse artifício geralmente 
possuem uma alta kilovoltagem e geralmente são 
destinados a radiografias extrabucais. 
 
Transformadores 
 
As ampolas também necessitam de outros dois 
componentes principais, que são os transformadores. Os 
transformadores são aparelhos que modificam a corrente 
elétrica. 
Os aparelhos de raio X precisam de dois 
transformadores, sendo um de baixa voltagem e um de alta 
voltagem. 
 
Transformadores de Baixa Voltagem 
 
O transformador de baixa voltagem fica ligado ao 
cátodo. Ele reduz a voltagem e a amperagem que 
alimentam o filamento de tungstênio do cátodo. Quem 
aquece o filamento é essa corrente de baixa voltagem. 
Com isso, o transformador de baixa voltagem 
controla a quantidade de energia que chega ao filamento, 
o que repercute dizer que ele controla o aquecimento do 
filamento. 
Nesse tipo de aparelho, a voltagem entra com um 
determinado valor e sai com um valor menor. A voltagem 
também pode ser descrita como a força de repulsão entre 
os elétrons. 
 
 
 
Um transformador de baixa voltagem consiste em 
um filamento primário, por onde entra a corrente elétrica, 
e um filamento secundário, por onde sai a corrente 
elétrica. 
Com isso, chega uma corrente elétrica com uma 
determinada voltagem no filamento primário e, a partir do 
filamento secundário, chega no cátodo uma corrente 
elétrica com voltagem menor. 
Para entender como isso funciona, imagine uma 
multidão de pessoas (chamadas de elétrons) passando por 
um determinado corredor estreito, longo e com muitas 
curvas (filamento primário). Com isso, imagine que essa 
mesma quantidade de pessoas (elétrons) sai desse 
corredor inicial e vão ao encontro de um corredor mais 
largo (o fio é mais largo), menor (se esticado, esse fio é 
menor) e com menos espirais (filamento secundário). 
Ao chegar nesse corredor mais largo, a tensão 
entre as pessoas irá diminuir. É mais ou menos isso o que 
ocorre no transformador, onde a corrente entra em um 
filamento primário fino, longo e com muitas espirais e sai 
por um filamento secundário menor, grosso e com poucas 
espirais. 
Essa corrente elétrica de baixa voltagem, por sua 
vez, irá aquecer o filamento de tungstênio que, por sua vez, 
irá liberar elétrons. 
 
Transformadores de Alta Voltagem 
 
O transformador de alta voltagem é responsável 
por gerar a diferença de potencial entre o cátodo e o 
ânodo. É a diferença de potencial a responsável pela 
aceleração de elétrons. 
Com isso, esses aparelhos irão controlar a 
kilovoltagem e a qualidade dos fótons, visto que se a 
kilovoltagem determina a qualidade da corrente elétrica, 
também ela irá controlar a qualidade dos raios X. 
Na imagem a seguir observamos o cátodo ligado ao 
transformador de baixa voltagem. No entanto, também é 
possível observar um fio que irá se fechar com o 
transformador de alta voltagem. 
 
 
 
O transformador de alta voltagem é o oposto do de 
baixa voltagem. Nele, a eletricidade chega por um fio curto, 
grosso e de poucas aspirais e passa para um fio longo, fino 
e de muitas aspirais. Com isso, a voltagem irá aumentar. 
Esse transformador se liga ao ânodo e fecha o 
circuito no cátodo, de forma a criar a diferença de 
potencial. 
Na imagem a seguir, partindo do princípio de que o 
aparelho está ligado na tomada e que o interruptor geral 
foi ativado, vamos um aparelho de raio X preparado para a 
produção de radiação. 
 
 
 
Observamos uma nuvem de elétrons no cátodo. 
Esses elétrons estão mantidos ao redor do filamento por 
conta da capa focalizadora. 
Ao apertar o botão disparador, o transformador de 
alta voltagem entra em funcionamento, alimenta o ânodo, 
fecha o circuito com o cátodo e cria uma diferença de 
potencial. Com isso, os elétrons são acelerados e se chocam 
com a pastilha de tungstênio formando radiação (calor e 
raio X). 
 
 
 
Quanto maior for a kilovoltagem, mais 
rapidamente os elétrons serão acelerados. Sendo 
acelerados mais rapidamente, os elétrons terão mais 
energia cinética e irão produzir raios X mais potentes (com 
menor comprimento de onda), visto que chegarão mais 
próximo ao núcleo ou vão se chocar com maior força. 
 
Produção dos Raios X 
 
Basicamente, temos uma ampola com o filamento 
de tungstênio em seu interior. Além disso, há também um 
vácuo, visto que o filamento tem que liberar elétrons. 
O vidro é plumbífero, de forma que a radiação, que 
é emitida em vários sentidos, não passe pelo vidro e atinja 
o paciente ou o profissional. 
Além do filamento de tungstênio no cátodo, há 
também uma pastilha de tungstênio no ânodo. Com isso, 
ao ligar o aparelho uma corrente de baixa voltagem irá 
circular para aquecer o filamento de tungstênio, 
possibilitando a liberação de elétrons. 
No entanto, os elétrons ficam parados e é preciso 
acelera-los (é preciso formar um feixe de elétrons). Essa 
aceleração ocorrerá quando o transformador de alta 
voltagem for acionado, que irá proporcionar uma diferença 
de potencial. 
Por exemplo, ao acionar o transformador de alta 
voltagem haverá uma potência de 50 KVp no ânodo e -
50KVp no cátodo. Essa diferença de potencial fará com que 
os elétrons, que são negativos, sejam atraídos em direção 
ao ânodo, que é o polo positivo (a corrente elétrica sempre 
sai do polo negativo paro o positivo). 
Essa diferença de potencial faz com que os elétrons 
se acelerem (adquirem energia cinética) e se choquem com 
os átomos do tungstênio do alvo, proporcionando a 
geração de raios X e de calor (98% é calor e 2% é radiação 
X). 
 
 
 
Portanto, para que ocorra a produção de raios X é 
necessário: 
 Gerador de elétrons - No caso da ampola de 
Coolidge é o filamento de tungstênio; 
 Aceleração dos elétrons em direção ao anteparo – 
Quem acelera é a diferença de potencial; 
Anteparo/alvo – Pastilha de tungstênio. 
Com isso, ocorre a formação da nuvem de elétrons, 
que serão acelerados e, em seguida, serão freados (ou se 
chocando ou sendo freados bruscamente e desviados). 
Assim ocorre a produção de energia eletromagnética, 
sendo que quando o comprimento de onda é de 0,1 Å a 1 
Å, essa energia se trata de raio X. 
Componentes do Circuito Elétrico dos 
Aparelhos de Raios X 
 
Os dois principais componentes desse circuito já 
foram vistos, que são a ampola (no caso dos aparelhos 
atuais é a ampola de Coolidge) e os transformadores (o de 
alta, que acelera os elétrons, e o de baixa tensão, que 
aquece o filamento e libera os elétrons). 
Em alguns aparelhos extrabucais há também o 
voltímetro (a kilovoltagem é variável apenas nos aparelhos 
extrabucais), que possibilita a regulação da kilovoltagem. 
De igual maneira, também em alguns aparelhos 
extrabucais há o miliamperímetro, que possibilita a 
regulação da miliamperagem. 
Temos também o interruptor geral, que é 
responsável por ligar o aparelho radiográfico à rede 
elétrica. Há a lâmpada piloto, que é um controle visual que 
informa que o aparelho está ligado (geralmente de luz 
verde) e que ele está emitindo raios X (no caso, geralmente 
é uma luz vermelha). 
Também existe o autotransformador, que serve 
para regular/compensar as variações da rede elétrica (é 
para o aparelho não queimar). Tanto ele aumenta a 
voltagem tanto ele diminui, a depender das alterações que 
ocorrerem na rede elétrica. 
Por fim, temos o botão disparador que, quando 
acionados,o aparelho produz raios X. Na imagem a seguir 
temos alguns tipos de botões disparadores. 
 
Partes dos Aparelhos de Raios X 
 
Os aparelhos intrabucais são constituídos por: 
 Braço articular/articulado – 
Ele tem a capacidade de girar 
para modificar o 
posicionamento do cabeçote; 
 Cabeçote – É onde fica os 
principais componentes do 
aparelho de raio X; 
 Corpo do aparelho – 
Geralmente é nele que fica os 
outros componentes elétricos 
e os controles; 
 Coluna – É o que dá 
sustentação ao aparelho; 
 Base – Pode ser móvel ou fixa. 
O cabeçote é blindado e é 
nele onde se localiza o cilindro 
localizador. Esse cilindro é 
posicionado para a região da face do 
paciente que se deseja radiografar. 
Na imagem ao lado é possível 
observar que no cabeçote há as 
angulações que foram vistas no 
capítulo de técnicas radiográficas 
intrabucais. 
Dentro do cabeçote temos a seguinte estrutura: 
 Cilindro localizador – Por onde os raios X irão asir; 
 Ampola – Com o cátodo e o ânodo; 
Observa-se que há uma inclinação no ânodo, 
que é proposital. Isso ajuda a direcionar o feixe de raio 
X para a janela da ampola, processo chamado de efeito 
Benson. 
 
 
 
 
 Transformador de baixa voltagem – Ligado ao 
cátodo; 
 Transformador de alta voltagem – Ligado ao 
cátodo e ao ânodo. 
A ampola e os transformadores ficam dentro do 
cabeçote blindado. Em volta dessas estruturas (parte 
externa) existe um óleo para resfriar o calor formado no 
interior do cabeçote. 
Além disso, há a chamada câmara de expansão, 
que é uma abertura que existe no interior do cabeçote 
utilizada para conter a expansão do óleo quando aquecido, 
sem que ele saia do cabeçote. 
 
 
 
Tipos de Aparelhos de Raios X 
 
Existem três tipos de aparelhos radiográficos 
odontológicos intrabucais: 
 Os de base móvel, que podem ser transportados 
(possuem rodas); 
 Os de base fixa – Não possuem rodas e nem coluna, 
tendo o seu corpo preso à parede (geralmente são 
utilizados em consultórios pequenos – economia 
de espaço); 
 Os portáteis – Não são muito utilizados, sendo mais 
comumente destinados a atendimentos a domicilio 
e a pacientes acamados.